Admnistration of acetate and lactate as potential brain-gut modulators in Drosophila melanogaster

Abstract

Inúmeros fatores ambientais têm contribuído para o aumento no número de casos de doenças associadas ao eixo intestino-cérebro. Além da influência genética, o manejo da microbiota intestinal e dos metabólitos produzidos por ela têm se destacado como abordagens promissoras no tratamento de doenças neurológicas, inclusive em modelos vivos como Drosophila melanogaster. Moléculas produzidas pelas bactérias do intestino podem ser transportadas até o cérebro, agravando o quadro clínico através da neuroinflamação, alteração da microbiota residente ou ativação das células gliais. O objetivo deste trabalho foi verificar se a administração dos sais acetato e lactato, principais metabólitos produzidos pelas bactérias Acetobacter e Lactobacillus, respectivamente, influenciavam no tempo de vida, capacidade locomotora, perfil da microbiota intestinal, e morfologia das células gliais de Drosophila. Verificou-se uma toxicidade dose-dependente maior para o acetato do que do lactato conforme o aumento da concentração dos sais. Os testes de escalada não demonstraram correlação entre a diluição dos sais e a capacidade locomotora. Identificou-se a presença de Lactobacillus no intestino das moscas que receberam lactato, mas não nos grupos controle. Em suma, a administração a longo prazo dos sais influenciou o tempo de vida, mas não a capacidade locomotora. A análise do perfil da microbiota e da morfologia glial não permitiu conclusões quanto ao uso destes sais em distúrbios do eixo intestino-cérebro. Apesar dessas limitações, o estudo contribui ao estabelecer parâmetros iniciais de concentração e resposta biológica para o uso desses metabólitos em Drosophila, fornecendo uma base experimental para investigações futuras sobre o efeito de metabólitos bacterianos na comunicação intestino-cérebro.

Numerous environmental factors have contributed to the increasing number of cases of diseases associated with the gut-brain axis. In addition to genetic influence, modulation of the gut microbiota and its metabolites have emerged as a promising approach for the treatment of neurological diseases, including in in vivo models such as Drosophila melanogaster. Molecules produced by gut bacteria can be transported to the brain, aggravating the clinical condition through neuroinflammation, alteration of the resident microbiota, or activation of glial cells. The aim of this study was to evaluate whether the administration of acetate and lactate salts, the main metabolites produced by Acetobacter and Lactobacillus bacteria, respectively, influenced lifespan, locomotor capacity, gut microbiota profile, and glial cell morphology in Drosophila. A greater dose-dependent toxicity was observed for acetate compared with lactate as salt concentration increased. Climbing assays did not demonstrate a correlation between salt dilution and locomotor capacity. The presence of Lactobacillus was identified in the intestines of flies treated with lactate, but not in the control groups. In summary, long-term administration of the salts influenced lifespan, but not locomotor capacity. The analysis of microbiota profile and glial morphology did not allow conclusions regarding the use of these salts in gut-brain axis disorders. Despite these limitations, this study establishes initial concentration and biological response parameters for the use of these metabolites in Drosophila, providing an experimental foundation for future studies investigating the role of bacterial metabolites in gut-brain communication.